RU2254679C1 - Coherent receiver of modulated signals with a shift of multi-channel communication system (oqpsk) with code separation of channels - Google Patents
Coherent receiver of modulated signals with a shift of multi-channel communication system (oqpsk) with code separation of channels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254679C1 RU2254679C1 RU2003132853/09A RU2003132853A RU2254679C1 RU 2254679 C1 RU2254679 C1 RU 2254679C1 RU 2003132853/09 A RU2003132853/09 A RU 2003132853/09A RU 2003132853 A RU2003132853 A RU 2003132853A RU 2254679 C1 RU2254679 C1 RU 2254679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- multiplier
- quadrature
- quadrature correlator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y02B60/50—
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области передачи информации посредством электромагнитных волн и может быть использовано в системах сотовой и спутниковой связи, телеметрии, в системах управления по радио и волоконно-оптических системах передачи информации.The invention relates to the field of information transmission by means of electromagnetic waves and can be used in cellular and satellite communications systems, telemetry, in radio control systems and fiber-optic information transmission systems.
Известны системы сотовой связи с кодовременным разделением каналов, использующие для синхронизации канала так называемые преамбулы (часть временного интервала в канале, используется для передачи синхросигналов) [1]. Однако этим системам присущи следующие недостатки:Known cellular communication systems with time-division multiplexing, using the so-called preambles for channel synchronization (part of the time interval in the channel, used to transmit clock signals) [1]. However, these systems have the following disadvantages:
1. Низкая энергетическая эффективность, так как для обеспечения надежной синхронизации необходимо выделить для передачи синхросигналов до 40% энергии канала.1. Low energy efficiency, since to ensure reliable synchronization, it is necessary to allocate up to 40% of the channel energy for transmitting clock signals.
2. Низкая временная эффективность использования канала, так как до 40% интервала времени, отводимого для передачи каждой посылки информации, используется для передачи синхросигналов.2. Low temporal efficiency of using the channel, since up to 40% of the time interval allotted for the transmission of each transmission of information is used to transmit clock signals.
3. При использовании систем такого типа не всегда удается обеспечить требования по экологической безопасности, так как значительные энергетические затраты, которые необходимы для обеспечения надежной синхронизации системы, приводят к высокой спектральной плотности мощности в зоне обслуживания системы связи и как следствие - к нарушению требований по экологической безопасности.3. When using systems of this type, it is not always possible to meet environmental safety requirements, since significant energy costs, which are necessary to ensure reliable synchronization of the system, lead to high spectral power density in the coverage area of the communication system and, as a result, to violation of environmental requirements security.
Известны также системы сотовой связи с кодовым разделением каналов, которые для синхронизации приемников используют пилот-сигнал [2] и [3].Also known are code division multiple communication cellular communication systems that use pilot signal [2] and [3] to synchronize receivers.
Отличительной особенностью их является то, что пилот-сигнал, который используется для синхронизации приемников системы, передается одновременно с информацией. Однако и в этих системах использование пилот-сигнала также требует дополнительных энергетических затрат, которые при необходимости обеспечения надежной синхронизации системы могут составлять до 30% энергетики, выделяемой для передачи информации, что также приводит к высокой спектральной плотности мощности в зоне обслуживания системы связи и как следствие - к нарушению требований по экологической безопасности.Their distinctive feature is that the pilot signal, which is used to synchronize the receivers of the system, is transmitted simultaneously with the information. However, in these systems, the use of a pilot signal also requires additional energy costs, which, if necessary, to ensure reliable synchronization of the system, can account for up to 30% of the energy allocated for transmitting information, which also leads to a high spectral power density in the coverage area of the communication system and, as a result - to violation of environmental safety requirements.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является приемник псевдослучайных сигналов [3], включающий последовательно соединенные первый преобразователь частоты (ПЧ), первый вход которого является входом приемника, первый фильтр промежуточной частоты (ФПЧ), второй ФПЧ, первый перемножитель (П), фазовый детектор (ФД), фильтр фазовой ошибки (ФФО), первый управляющий элемент (УЭ), управляемый генератор (УГ), выход которого соединен со вторым входом первого ГГЧ, последовательно соединенные второй П, первый вход которого соединен с выходом первого ФПЧ, третий ФПЧ, первый сумматор (С), второй ПЧ, второй С, фильтр ошибки по задержке (ФОЗ), второй УЭ, управляемый тактовый генератор (УТГ), генератор опорных сигналов (ГОС), первый выход которого соединен со вторым входом первого П, последовательно соединенные третий П, первый вход которого соединен с выходом первого ФПЧ, четвертый ФПЧ, выход которого соединен со вторым входом первого С, а также опорный генератор (ОГ), первый выход которого соединен со вторым входом ФД, а второй его выход через фазовращатель (ФВ) соединен со вторым входом второго ПЧ, выход ФФО через усилитель (УС) соединен со вторым входом второго С, второй выход ГОС соединен со вторым входом второго П, а его третий выход соединен со вторым входом третьего П.Closest to the proposed invention is a pseudo-random signal receiver [3], comprising a series-connected first frequency converter (IF), the first input of which is a receiver input, a first intermediate-frequency filter (PLL), a second PLL, a first multiplier (P), a phase detector ( PD), phase error filter (PFD), the first control element (UE), a controlled generator (UG), the output of which is connected to the second input of the first GGH, the second P connected in series, the first input of which is connected to the output of the first th phase filter, third phase converter, first adder (C), second frequency converter, second C, delay error filter (FDF), second UE, controlled clock (UTG), reference signal generator (GOS), the first output of which is connected to the second input the first P connected in series to the third P, the first input of which is connected to the output of the first PLL, the fourth PLL, the output of which is connected to the second input of the first C, as well as a reference generator (OG), the first output of which is connected to the second input of the PD, and its second output through a phase shifter (PV) is connected to the second input second st IF FFO via an amplifier output (DC) connected to the second input of the second C, CRP second output connected to the second input of the second P and its third output connected to the second input of the third P.
Целью настоящего изобретения является создание когерентного приемника квадратурно-модулированных сигналов со смещением (OQPSK), который обеспечивал бы высокую энергетическую эффективность системы связи с кодовым разделением каналов за счет использования всей излучаемой мощности только для передачи информации, а также обеспечивал бы требования по экологической безопасности работы системы связи за счет снижения спектральной плотности мощности излучаемых сигналов при одновременном обеспечении высокой надежности синхронизации системы.The aim of the present invention is to provide a coherent receiver of quadrature modulated signals with an offset (OQPSK), which would ensure high energy efficiency of the communication system with code division multiplexing by using all the radiated power only for information transfer, and would also provide environmental safety requirements for the operation of the system communication by reducing the spectral power density of the emitted signals while ensuring high reliability of synchronization systems .
Указанная цель достигается тем, что в известном приемнике псевдослучайных сигналов, включающем последовательно соединенные первый ПЧ, первый вход которого является входом приемника, первый ФПЧ, второй ФПЧ, первый П, ФД, ФФО, первый УЭ, УГ, выход которого соединен со вторым входом первого ПЧ, последовательно соединенные второй П, первый вход которого соединен с выходом первого ФПЧ, третий ФПЧ, первый С, второй ПЧ, второй С, ФОЗ, второй УЭ, УТГ, ГОС, первый выход которого соединен со вторым входом первого П, последовательно соединенные третий П, первый вход которого соединен с выходом первого ФПЧ, четвертый ФПЧ, выход которого соединен со вторым входом первого С, а также ОГ, первый выход которого соединен со вторым входом ФД, а его второй выход через ФВ соединен со вторым входом второго ГП, выход ФФО через УС соединен со вторым входом второго С, второй выход ГОС соединен со вторым входом второго П, а его третий выход соединен со вторым входом третьего П, из схемы исключены первый, второй, третий и четвертый ФПЧ, третий перемножитель, фазовый детектор, опорный генератор, первый и второй сумматоры, усилитель и разорвана связь между ГОС и вторым П и дополнительно введены новые элементы и связи между элементами, а именно: последовательно соединенные первый согласованный фильтр (СФ), вход которого соединен с выходом первого преобразователя частоты, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый квадратурный коррелятор (КК), демодулятор (ДМ) и декодер (Д), выход которого является выходом приемника, второй выход первого КК соединен с входом ФФО, выход УГ соединен с входом ФВ, второй вход второго ПЧ соединен с входом приемника, а его выход через последовательно соединенные второй СФ, второй АЦП и линию задержки (ЛЗ) соединен со вторым входом первого КК, выход ГОС соединен с третьим входом первого КК, выход первого АЦП соединен с первым входом второго КК, выход ЛЗ соединен со вторым входом второго КК, выход УТГ соединен со вторым входом первого П, выход которого соединен с третьим входом второго КК, выход второго КК соединен с входом второго П, выход которого, в свою очередь, подсоединен к входу ФОЗ, второй вход второго П соединен с первым выходом первого КК.This goal is achieved by the fact that in the known receiver of pseudo-random signals, including a series-connected first IF, the first input of which is the input of the receiver, the first phase-converter, second phase-converter, the first П, ФД, ФФО, the first УЭ, УГ, the output of which is connected to the second input of the first IF, serially connected to the second P, the first input of which is connected to the output of the first PLL, the third PLL, the first C, the second IF, the second C, FOZ, the second UE, UTG, GOS, the first output of which is connected to the second input of the first P, the third are connected in series P, p the first input of which is connected to the output of the first PLL, the fourth PLL, the output of which is connected to the second input of the first C, as well as the exhaust gas, the first output of which is connected to the second input of the PD, and its second output through the PV is connected to the second input of the second GP, the output of the PFD through The DC is connected to the second input of the second C, the second GOS output is connected to the second input of the second P, and its third output is connected to the second input of the third P, the first, second, third and fourth phase-phase converters, the third multiplier, the phase detector, and the reference oscillator are excluded first and second with matrices, amplifier, and the connection between the GOS and the second P is broken and new elements and connections between the elements are additionally introduced, namely: a first matched filter (SF) connected in series, the input of which is connected to the output of the first frequency converter, the first analog-to-digital converter (ADC) , the first quadrature correlator (KK), a demodulator (DM) and a decoder (D), the output of which is the output of the receiver, the second output of the first KK is connected to the input of the FFD, the output of the UG is connected to the input of the PV, the second input of the second IF is connected to the input of the receiver and its output through a series-connected second SF, second ADC and delay line (LZ) is connected to the second input of the first KK, the GOS output is connected to the third input of the first KK, the output of the first ADC is connected to the first input of the second KK, the output of the LZ is connected to the second input the second KK, the output of the UTG is connected to the second input of the first P, the output of which is connected to the third input of the second KK, the output of the second KK is connected to the input of the second P, the output of which, in turn, is connected to the input of the PhD, the second input of the second P is connected to the first output first QC.
Отличительными признаками предлагаемого устройства являются введенные в схему приемника дополнительные элементы, а именно: первый и второй СФ, первый и второй АЦП, первый и второй КК, ЛЗ, ДМ, Д и соответствующие связи между ними, благодаря чему удается обеспечить повышение энергетической эффективности за счет использования всей излучаемой мощности только для передачи информации, а также выполнение требований по экологической безопасности при работе системы связи за счет снижения спектральной плотности мощности излучаемых сигналов при одновременном обеспечении высокой надежности синхронизации системы, что соответствует критерию "новизна".Distinctive features of the proposed device are additional elements introduced into the receiver circuit, namely: the first and second SF, the first and second ADCs, the first and second KK, LZ, DM, D and the corresponding connections between them, which helps to increase energy efficiency due to the use of all radiated power only for information transfer, as well as the fulfillment of environmental safety requirements during the operation of a communication system by reducing the spectral power density of radiated signals when while ensuring high reliability of system synchronization, which meets the criterion of "novelty."
Поскольку совокупность введенных элементов и их связи до даты подачи заявки в патентной и научной литературе не обнаружены, то предлагаемое техническое решение соответствует «изобретательскому уровню».Since the totality of the introduced elements and their relationship to the filing date of the application in the patent and scientific literature are not found, the proposed technical solution corresponds to the "inventive step".
Структурная схема устройства представлена на фигурах 1 и 2. Цифрами на фигуре 1 обозначены:The structural diagram of the device shown in figures 1 and 2. The numbers in figure 1 denote:
1 - фазовращатель на π/2 (ФВ);1 - phase shifter on π / 2 (PV);
2 - управляемый генератор (УГ);2 - controlled generator (UG);
3, 18 - управляющий элемент (УЭ);3, 18 - control element (UE);
4 - фильтр фазовой ошибки (ФФО);4 - phase error filter (FFO);
5, 11- преобразователь частоты (ПЧ);5, 11- frequency converter (IF);
6, 12- согласованный фильтр (СФ);6, 12 - matched filter (SF);
7, 13 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);7, 13 - analog-to-digital Converter (ADC);
8, 15- квадратурный коррелятор (КК);8, 15 - quadrature correlator (QC);
9 - демодулятор (ДМ);9 - demodulator (DM);
10 - декодер (Д);10 - decoder (D);
14 - линия задержки (ЛЗ);14 - delay line (LZ);
16, 19 - перемножитель (П);16, 19 - multiplier (P);
17 - фильтр ошибки по задержке (ФОЗ);17 - delay error filter (FDF);
20 - генератор опорных сигналов (ГОС);20 - reference signal generator (GOS);
21 - управляемый тактовый генератор (УТГ);21 - controlled clock generator (UTG);
На фигуре 2 цифрами обозначены:In the figure, 2 numbers indicate:
1, 3, 6 - перемножитель (П);1, 3, 6 - multiplier (P);
2, 5- цифровой сумматор (ЦС);2, 5 - digital adder (CA);
4 - инвертор (И).4 - inverter (I).
Работа приемникаReceiver operation
Порядок работы приемника рассмотрим по структурной схеме, которая изображена на фигуре 1, и при условии, что приемник находится в состоянии захвата принимаемого сигнала. Захват осуществлен устройством первоначальной синхронизации, которое в заявляемом устройстве не рассматривается.The operation of the receiver will consider the structural diagram, which is shown in figure 1, and provided that the receiver is in a state of capture of the received signal. The capture was carried out by the initial synchronization device, which is not considered in the claimed device.
Пусть на вход приемника в момент времени tk поступает сигнал видаSuppose the receiver input at time t k receives the signal type
где SI(tk) - синфазная составляющая сигнала;where S I (t k ) is the in-phase component of the signal;
SQ(tk) - квадратурная составляющая сигнала.S Q (t k ) is the quadrature component of the signal.
В свою очередь,In turn,
где Am - амплитуда сигнала;where A m is the signal amplitude;
ri - i-й информационный символ, принимающий значение 1 или -1;r i is the i-th information symbol taking the
- j-й элемент кодовой последовательности, принимающий значение 1 или -1; - the j-th element of the code sequence, taking the
ωс - круговая частота принимаемого сигнала;ω s is the circular frequency of the received signal;
φ - начальная фаза несущей;φ is the initial phase of the carrier;
nI(tk), nQ(tk) - синфазная и квадратурная составляющие нормального белого шума со спектральной плотностью мощности N0/2;n I (t k ), n Q (t k ) - in-phase and quadrature components of normal white noise with a power spectral density of N 0/2 ;
Т - длительность элемента кодовой последовательности.T is the duration of the code sequence element.
Одновременно на второй вход первого ГТЧ (5) непосредственно и на первый вход второго ПЧ (11) через ФВ на π/2 (1) с выхода УГ (2) подаются сигналы вида:At the same time, signals of the form are sent to the second input of the first GCC (5) directly and to the first input of the second inverter (11) through the PV to π / 2 (1) from the output of the UG (2):
где ω0 - круговая опорная частота управляемого генератора, причем ω0≈ωc.where ω 0 is the circular reference frequency of the controlled generator, and ω 0 ≈ω c .
Тогда сигналы на первых входах первого и второго КК (8) и (15) после преобразования в первом ПЧ (5), фильтрации в первом СФ (6) и преобразований в первом АЦП (7) имеют видThen the signals at the first inputs of the first and second KK (8) and (15) after conversion in the first IF (5), filtering in the first SF (6) and transformations in the first ADC (7) have the form
а сигналы на их вторых входах после преобразования во втором ГТЧ (11), фильтрации во втором СФ (12), преобразований во втором АЦП (13) и задержки на полтакта (Т/2) в ЛЗ (14) имеют видand the signals at their second inputs after conversion in the second GTP (11), filtering in the second SF (12), conversions in the second ADC (13) and delay by a half-cycle (T / 2) in LZ (14) have the form
где Where
Δω - разность частот принимаемого и опорного сигналов.Δω is the frequency difference between the received and reference signals.
На третий вход КК (8) с выхода ГОС (20) поступает опорная кодовая последовательность псевдослучайных символов dj, идентичная и совпадающая во времени (в пределах длительности элемента кодовой последовательности Т) с кодовой последовательностью dj, содержащейся в принимаемом сигнале S(tk), а на третий вход КК (15) с выхода П (19) поступает опорная кодовая последовательность dj. Эта последовательность формируется в П (19) путем сложения сигналов, поступающих на его входы с выхода ГОС (20) и выхода УТГ (21) и совпадает по фазе с последовательностью, подаваемой на третий вход КК (8).The third code input KC (8) from the output of the GOS (20) receives the reference code sequence of pseudo-random symbols d j identical and coinciding in time (within the duration of the element of the code sequence T) with the code sequence d j contained in the received signal S (t k ), and the third code input KK (15) from the output P (19) receives the reference code sequence d j . This sequence is formed in P (19) by adding the signals arriving at its inputs from the output of the GOS (20) and the output of the UTG (21) and coincides in phase with the sequence supplied to the third input of the QC (8).
После обработки принятых и опорных сигналов в КК (8) на его первом выходе появляется сигнал, соответствующий переданной двоичной информационной последовательности ri, который поступает на демодулятор (9), и после декодирования в декодере (10), в котором происходит коррекция и исправление ошибок, информационные символы поступают на выход приемника.After processing the received and reference signals in the CC (8), at its first output, a signal appears corresponding to the transmitted binary information sequence r i , which is supplied to the demodulator (9), and after decoding in the decoder (10), in which error correction and correction takes place , information symbols arrive at the output of the receiver.
На втором выходе КК (8) появляется сигнал, пропорциональный разности фаз несущей частоты принятого сигнала ωс и частоты ω0 УГ (2). Этот сигнал через ФФО (4) поступает на УЭ (3), который, воздействуя на УГ (2), подстраивает его опорную частоту ω0 под несущую частоту принимаемого сигнала ωc.At the second output of the spacecraft (8), a signal appears that is proportional to the phase difference of the carrier frequency of the received signal ω s and the frequency ω 0 UG (2). This signal through FFO (4) enters the RE (3), which, acting on the UG (2), adjusts its reference frequency ω 0 to the carrier frequency of the received signal ω c .
На первом выходе КК (15) появляется сигнал, содержащий информацию о величине рассогласования принимаемого и опорного сигналов по временной задержке. Кроме того, этот сигнал промодулирован символами информационной последовательности. В перемножителе (16) осуществляется операция снятия информационной составляющей и на его выходе появляется сигнал, содержащий только ошибку по задержке принимаемого и опорного сигналов и шумовую составляющую. Сигнал ошибки по задержке после фильтрации в ФОЗ (17) воздействует на управляющий элемент (18), который изменяет тактовую частоту УТГ (21) таким образом, чтобы компенсировать рассогласование по задержке принимаемой кодовой последовательности и опорной, формируемой ГОС (20).At the first output of the spacecraft (15), a signal appears containing information about the size of the mismatch between the received and reference signals with respect to the time delay. In addition, this signal is modulated by information sequence symbols. In the multiplier (16), the information component is removed and a signal appears at its output, containing only the error in the delay of the received and reference signals and the noise component. The error signal for the delay after filtering in the FDF (17) acts on the control element (18), which changes the clock frequency of the UTG (21) in such a way as to compensate for the mismatch in the delay of the received code sequence and the reference formed by the GOS (20).
Работу КК (8) и (15) рассмотрим по схеме, представленной на фиг.2, в двух режимах: в режиме приема информации и слежения за фазой принимаемого сигнала и в режиме формирования сигнала ошибки слежения за задержкой.The work of the spacecraft (8) and (15) we will consider according to the scheme shown in figure 2, in two modes: in the mode of receiving information and tracking the phase of the received signal and in the mode of generating the signal error tracking the delay.
Работа КК в режиме приема информации и слежения за фазой принимаемого сигнала (в этом режиме работает КК (8)). При работе КК в этом режиме на первый вход П (1) (он же первый вход КК) подается сигнал вида (4), а на его второй вход (он же третий вход КК) - опорная кодовая последовательность dj, которая идентична кодовой последовательности, содержащейся в сигнале (4), и совпадает с ней по задержке с точностью, определяемой работой схемы слежения за задержкой, но не превышающей величины, равной половине длительности элемента кодовой последовательности.CC operation in the mode of receiving information and tracking the phase of the received signal (CC operates in this mode (8)). When the QC is in this mode, a signal of the form (4) is supplied to the first input P (1) (it is the first QC input), and a reference code sequence d j , which is identical to the code sequence, is supplied to its second input (aka the third QC input) contained in the signal (4), and coincides with it in delay with accuracy determined by the operation of the delay tracking circuit, but not exceeding a value equal to half the duration of the code sequence element.
На первый вход П (3) (он же второй вход КК) подается сигнал вида (5), а на его второй вход (он же третий вход КК) подается опорная кодовая последовательность dj, которая идентична кодовой последовательности, содержащейся в сигнале (5), и совпадает с ней по задержке с точностью, определяемой работой схемы слежения за задержкой, но не превышающей величины, равной половине длительности элемента кодовой последовательности.A signal of the form (5) is supplied to the first input P (3) (aka the second QC input), and a reference code sequence d j that is identical to the code sequence contained in the signal (5) is supplied to its second input (aka the third QC input) ), and coincides with it in delay with accuracy determined by the operation of the delay tracking circuit, but not exceeding a value equal to half the duration of the code sequence element.
В перемножителях (1) и (3) осуществляется свертка входных и опорных сигналов. Результат свертки с выхода П (1) подается на первые входы ЦС (2) и ЦС (5), а результат свертки с выхода П (3) подается на второй вход ЦС (2) и через И (4) на второй вход ЦС (5). Поскольку ЦС (2) выполняет функцию сложения, то на его выходе появится сигнал видаIn multipliers (1) and (3), the convolution of input and reference signals is carried out. The result of the convolution from the output P (1) is fed to the first inputs of the DS (2) and the DS (5), and the result of the convolution from the output P (3) is sent to the second input of the DS (2) and through And (4) to the second input of the DS ( 5). Since the DS (2) performs the function of addition, a signal of the form
Первое слагаемое в данном выражении (при достаточно точной синхронизации [cos(xk)≈1]) является информационным символом, а последующие слагаемые - шумовые. Сигнал с выхода ЦС (2) подается на первый выход КК и на второй вход П (6).The first term in this expression (with fairly accurate synchronization [cos (x k ) ≈1]) is an information symbol, and the subsequent terms are noise. The signal from the output of the CA (2) is fed to the first output of the QC and to the second input P (6).
На выходе ЦС (5), который вместе с инвертором (4) реализует функцию вычитания, появится сигнал видаAt the output of the DS (5), which together with the inverter (4) implements the subtraction function, a signal of the form
значение которого в основном определяется синусной составляющей в выражениях (4) и (5), поскольку косинусная составляющая на выходе ЦС (5) компенсируются. Этот сигнал поступает на первый вход П (6).whose value is mainly determined by the sine component in expressions (4) and (5), since the cosine component at the output of the CS (5) is compensated. This signal is fed to the first input P (6).
П (6) выполняет функцию сумматора по модулю два. Это приводит к тому, что на его выходе отсутствует информационная составляющая ri. Действительно, перемножая выражения (6) и (7) получимP (6) performs the function of an adder modulo two. This leads to the fact that at its output there is no information component r i . Indeed, multiplying expressions (6) and (7) we obtain
При малых расстройках по фазе несущей частоты принятого ωс и частоты опорного сигналов ω0 значение sin(2xk)≈2φ, т.е. сигнал на выходе П (6) (на втором выходе КК) пропорционален фазовой ошибке синхронизации, которая в дальнейшем отрабатывается системой синхронизации.For small detunings in phase of the carrier frequency of the received ω s and the frequency of the reference signals ω 0, the value sin (2x k ) ≈2φ, i.e. the signal at output P (6) (at the second output of the QC) is proportional to the phase synchronization error, which is further processed by the synchronization system.
Работа КК в режиме слежения за задержкой (в этом режиме работает КК (15) и выполняет функцию дискриминатора задержки сигнала).The operation of the QC in the tracking mode of the delay (in this mode, the QC works (15) and acts as a discriminator of the signal delay).
Отличительной особенностью работы КК в этом режиме является то, что на вторые входы П (1) и (3), которые одновременно являются входом 3 КК, подается с выхода П (19) опорная кодовая последовательность, идентичная кодовой последовательности, содержащейся в сигналах, подаваемых на первые входы П (1) и П (3) и промодулированная импульсами тактовой частоты УТГ (21). В дальнейшем сигналы с выходов П (1) и (3) подвергаются той же обработке, что и в случае, изложенном выше. На выходе ЦС (2) появляется сигнал, содержащий в своем составе сигнал ошибки по задержке и нежелательная для этого режима работы КК информационная составляющая, которая в дальнейшем компенсируется в П(16).A distinctive feature of the operation of the QC in this mode is that the second inputs P (1) and (3), which are simultaneously the
Если принимаемый сигнал имеет задержку относительно опорного, снимаемого с выхода П (19), на величину τ, то выражения (4) и (5) можно представить в следующем виде:If the received signal has a delay relative to the reference signal taken from the output P (19) by the value of τ, then expressions (4) and (5) can be represented as follows:
где dj[tk-τ] - символ j-гo элемента кодовой последовательности принимаемого сигнала, задержанный во времени на величину τ.where d j [t k -τ] is the symbol of the jth element of the code sequence of the received signal, delayed in time by the value of τ.
Символ j-го элемента опорной кодовой последовательности, подаваемой на третий вход КК (15), состоит из двух разнополярных стробов длительностью Т/2 каждый и в k-й момент времени может быть представлен в видеThe symbol of the jth element of the reference code sequence supplied to the third input of the QC (15) consists of two different-polarity gates of duration T / 2 each and at the k-th moment of time can be represented as
где δ[·] - полустроб.where δ [·] is a half-gate.
На фиг.3 показано взаимное расположение j-x элементов принимаемой dj инф и опорной dj опорн кодовых последовательностей в k-й момент времени.Figure 3 shows the relative position of jx elements of the received d j inf and the reference d j reference code sequences at the k-th point in time.
Из фиг.3 следует, что площадь перекрытия Sпер строба δj' с элементом кодовой последовательности принимаемого сигнала dj[tk-τ] равна (Т/2-τ), а площадь перекрытия строба δj'' с элементом этой же кодовой последовательности принимаемого сигнала равна (-Т/2), т.е. имеет место полное перекрытие этого строба информационной посылкой.From Figure 3, that the overlap area S per strobe δ j 'with the element of the code sequence of the received signal d j [t k -τ] is equal to (T / 2-τ), and the overlapping area of the gate δ j' 'with the same element the code sequence of the received signal is equal to (-T / 2), i.e. there is a complete overlap of this strobe with an informational message.
Результирующее перекрытие элемента опорного сигнала элементом кодовой последовательности принимаемого сигнала SперΣ равно сумме площадей перекрытия стробов δ'j и δ''j и составляет величину, равную (-τ).The resulting overlap of the element of the reference signal by the element of the code sequence of the received signal S perΣ is equal to the sum of the areas of overlap of the gates δ ' j and δ'' j and is equal to (-τ).
Сигнал на выходе ЦС (2) пропорционален величине SперΣ.The signal at the output of the DS (2) is proportional to the value of S perΣ .
Из изложенного выше следует, что при работе КК в режиме слежения за задержкой он действительно выполняет функции дискриминатора задержки принимаемого сигнала, а его второй выход не используется.From the above it follows that when the QC is in the delay tracking mode, it really acts as a discriminator of the delay of the received signal, and its second output is not used.
Проведем оценку эффективности работы заявляемого устройства по значению отношения с/ш на выходе информационного канала, а также в каналах слежения за фазой несущей частоты и задержкой принимаемого сигнала. Так как сигналы на выходах выше упомянутых каналов являются случайными и эргодическими, то отношение с/ш на выходе информационного канала может быть получено посредством усреднения по времени выражения (6).Let us evaluate the performance of the claimed device by the value of the s / w ratio at the output of the information channel, as well as in the channels for tracking the phase of the carrier frequency and the delay of the received signal. Since the signals at the outputs of the above-mentioned channels are random and ergodic, the s / w ratio at the output of the information channel can be obtained by time averaging of expression (6).
Математическое ожидание уровня сигнала, его дисперсия и отношение с/ш на первом выходе КК (8) (информационный канал) имеют видThe mathematical expectation of the signal level, its dispersion and the s / w ratio at the first output of the QC (8) (information channel) are of the form
где Рc - мощность сигнала;where P c is the signal power;
Рш - мощность шума.R W - noise power.
Из полученных выражений следует, что в информационном канале достигается потенциальное значение отношения с/ш, соответствующее когерентному (оптимальному) приему сигнала.From the obtained expressions it follows that in the information channel the potential value of the s / n ratio is achieved, corresponding to the coherent (optimal) signal reception.
Статистические характеристики сигнала на входе канала синхронизации за несущей (второй выход КК (8)), как следует из выражения (8), имеют следующие значения:The statistical characteristics of the signal at the input of the synchronization channel behind the carrier (second QC output (8)), as follows from expression (8), have the following meanings:
среднее значение ошибки - при x→0;the average error is as x → 0;
дисперсия ошибки - ;error variance - ;
отношение сигнал/шум - с/ш=2Рс/Рш.signal-to-noise ratio - s / w = 2P s / P w
Из анализа выражений видно, что значение отношения с/ш в канале синхронизации за несущей соответствует когерентному каналу синхронизации.From the analysis of the expressions it is seen that the value of the s / n ratio in the synchronization channel behind the carrier corresponds to the coherent synchronization channel.
Эффективность работы канала слежения за задержкой определяется значением сигнала ошибки по задержке на выходе П (16). Как следует из фиг.3, результирующее значение сигнала ошибки по задержке при τ=0 равно нулю.The efficiency of the delay tracking channel is determined by the value of the error signal for the delay at the output P (16). As follows from figure 3, the resulting value of the error signal for the delay at τ = 0 is zero.
Оценка отношения с/ш на входе канала слежения по задержке однозначно следует из полученной оценки с/ш в информационном канале при растройке по задержке на величину τ=Т/2. В этом случае энергия сигнала на входе канала уменьшится ровно на половину. Таким образом, отношение сигнала к шуму на входе канала слежения за задержкой может быть оценено следующим выражениемThe estimate of the s / w ratio at the input of the tracking channel for the delay unambiguously follows from the obtained estimate of the s / w in the information channel when the delay tuning is performed by the value τ = T / 2. In this case, the signal energy at the channel input will decrease by exactly half. Thus, the signal-to-noise ratio at the input of the delay tracking channel can be estimated by the following expression
c/ш=Е/N0,c / w = E / N 0 ,
где Е - энергия сигнала. Очевидно, Е=РсТ.where E is the signal energy. Obviously, E = P with T.
Из изложенного следует, что при фиксированной (заданной) излучаемой мощности передатчика, отвечающей требованиям экологической безопасности (уровню спектральной плотности мощности), предлагаемое устройство обладает потенциальной помехоустойчивостью без выделения дополнительной энергии для обеспечения синхронизации системы связи, позволяет реализовать большую зону обслуживания при обеспечении надежной синхронизации системы связи.It follows from the foregoing that, at a fixed (set) emitted transmitter power that meets environmental safety requirements (level of power spectral density), the proposed device has potential noise immunity without additional energy to ensure synchronization of the communication system, allows you to implement a large service area while ensuring reliable synchronization of the system communication.
Таким образом, предлагаемое устройство имеет явные преимущества по сравнению с прототипом.Thus, the proposed device has clear advantages compared with the prototype.
Техническая реализация цифровых сумматоров (вариант) может быть выполнена на микросхеме 7483, схема которой представлена в [4].Technical implementation of digital adders (option) can be performed on the chip 7483, a diagram of which is presented in [4].
Источники информацииSources of information
1. Новые стандарты широкополосной радиосвязи на базе технологии W-CDMA: М.: Международный центр научно-технической информации, 1999. (Рис. 4.25, с.89, с.90).1. New standards for broadband radio communication based on W-CDMA technology: M .: International Center for Scientific and Technical Information, 1999. (Fig. 4.25, p.89, p.90).
2. Там же (Рис. 3.11, с.56).2. In the same place (Fig. 3.11, p. 56).
3. Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов: М., Советское радио, 1977 (Рис. 4.20, с.213) (прототип).3. Aces G.I. Statistical theory of the reception of complex signals: M., Soviet Radio, 1977 (Fig. 4.20, p.213) (prototype).
4. Применение интегральных схем: Практическое руководство. В 2-х кн. Кн. 2. Пер. с англ. / Под ред. А.Уильямса. - М.: Мир, 1987 (Рис. 8.33, с.51).4. Application of integrated circuits: a practical guide. In 2 kn.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132853/09A RU2254679C1 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Coherent receiver of modulated signals with a shift of multi-channel communication system (oqpsk) with code separation of channels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003132853/09A RU2254679C1 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Coherent receiver of modulated signals with a shift of multi-channel communication system (oqpsk) with code separation of channels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003132853A RU2003132853A (en) | 2005-05-27 |
RU2254679C1 true RU2254679C1 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35824134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003132853/09A RU2254679C1 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Coherent receiver of modulated signals with a shift of multi-channel communication system (oqpsk) with code separation of channels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2254679C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583715C2 (en) * | 2013-06-03 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Digital modem for radio link |
-
2003
- 2003-11-12 RU RU2003132853/09A patent/RU2254679C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТУЗОВ Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов, Москва, Советское радио, 1977, с.213. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2583715C2 (en) * | 2013-06-03 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Digital modem for radio link |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003132853A (en) | 2005-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0708534B1 (en) | Spread spectrum receiving apparatus | |
EP1075089B1 (en) | Correlation detector and communication apparatus | |
JP3383294B2 (en) | Digital Processing Technology for Global Positioning System Receiver | |
EP0515675B1 (en) | Synchronous spread-spectrum communications system and method | |
US4912722A (en) | Self-synchronous spread spectrum transmitter/receiver | |
EP0577044B1 (en) | Phase difference correcting demodulator for a receiver for spread spectrum communication and method of demodulating | |
US7555033B2 (en) | Binary offset carrier M-code envelope detector | |
US5349606A (en) | Apparatus for multipath DSSS communications | |
EP0622920B1 (en) | Spread spectrum receiving apparatus and method | |
AU752349B2 (en) | Bandpass correlation of a spread spectrum signal | |
CA2087712A1 (en) | Sawc phase-detection method and apparatus | |
EP0989687A2 (en) | Automatic frequency control in a Rake receiver | |
US5848096A (en) | Communication method and system using different spreading codes | |
CN112020830B (en) | Telegraph text signal broadcasting method and device based on phase discontinuous R-CSK modulation | |
US6212222B1 (en) | Initial acquisition circuit | |
US4224575A (en) | Phase/frequency controlled phase shift keyed signal carrier reconstruction circuit | |
US6522684B2 (en) | Delay lock loop, receiver, and spectrum spreading communication system | |
RU2254679C1 (en) | Coherent receiver of modulated signals with a shift of multi-channel communication system (oqpsk) with code separation of channels | |
JP2001230702A (en) | Spead spectrum communication symchronization acquisition circuit | |
RU2450446C1 (en) | Device to synchronise receiving devices by carrier and clock frequencies in systems with code division of channels under high instability of frequencies in communication channel | |
RU2246181C2 (en) | Receiver for quadratic-modified signals with displacement for multichannel communications system with coded channel separation | |
RU2127486C1 (en) | Method and device for transmitting messages by broad-band signals | |
RU2222111C2 (en) | Device for receiving phase-keyed signals under interference conditions | |
JPH1117651A (en) | Correlator | |
CA2583679C (en) | Synchronous spread-spectrum communications system and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101113 |